ES2980904T3 - Prueba automática de permeabilidad para una cesta de filtro - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un método (300) para la limpieza automatizada de una cesta de filtro (101) en un biorreactor (100), que comprende la etapa de determinar (301) una permeabilidad de la cesta de filtro (101) mediante: controlar (310) una unidad de succión (402) para succionar un fluido restante (208) fuera del tanque de fluido (103); controlar (314) una unidad de medición de fluido (404) para descargar un fluido con un volumen de fluido predeterminado (V0) en la cesta de filtro (101); controlar (320) la unidad de succión (402) para vaciar el tanque de fluido (103) succionando un volumen de fluido filtrado (209); medir (324) el volumen (Vm) del volumen de fluido succionado (209); y enviar (326) una primera señal de medición (SM1) a la unidad de control (410). Esto forma (328) un cociente de permeabilidad. (QD1) a partir del volumen (Vm) del volumen de fluido filtrado succionado con respecto al volumen (V0) del volumen de fluido predeterminado descargado, y compara (330) el cociente de permeabilidad (QD1) con un valor umbral de permeabilidad (DG1). A continuación, controla (302) una unidad de limpieza (412) para que realice un proceso de limpieza de la cesta de filtro (101), en el caso de que el cociente de permeabilidad (QD1) caiga por debajo del valor umbral de permeabilidad (DG1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Prueba automática de permeabilidad para una cesta de filtro
La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la limpieza automática de una cesta de filtro en un tanque de sólidos de un biorreactor, que se puede utilizar en particular para el reprocesamiento de aguas residuales de instalaciones sanitarias, incluidos sanitarios biológicos, según el principio de una depuradora biológica de aguas residuales.
Los biorreactores convencionales tienen un tanque o depósito de sólidos con una cesta de filtro en la que se introducen aguas residuales que contienen componentes sólidos y líquidos. La cesta de filtro separa los componentes sólidos de los líquidos. Para ello, la cesta de filtro presenta en las paredes delimitadoras, como por ejemplo en la pared inferior y en las paredes laterales, elementos de filtro a través de los cuales pueden fluir elementos líquidos y mediante los cuales se recogen elementos sólidos. Los elementos sólidos se acumulan en el fondo dentro de la cesta de filtro separados de los elementos líquidos y forman una torta de filtración. Los elementos líquidos fluyen a través de los elementos de filtro hacia el tanque de sólidos y desde allí hacia un depósito de líquidos que está en comunicación de fluido con el tanque de sólidos.
Se sabe que los elementos sólidos se depositan en la cesta de filtro en forma de torta de filtración. Primero, se forma una torta de filtración que comienza en un lado inferior de la cesta de filtro y luego en los lados de la cesta de filtro. Esto evita que el agua fluya hacia el tanque de sólidos a través de la torta de filtración. Una torta de filtración con cierta permeabilidad conduce a un proceso de filtración eficiente. Sin embargo, una torta de filtración cada vez más espesa e impermeable puede provocar que la cesta de filtro se obstruya. Esto conduce a un proceso de filtrado ineficiente ya que el líquido apenas pasa a través del filtro. Por lo tanto, es necesario limpiar la cesta de filtro de sólidos a intervalos regulares para asegurar un drenaje suficiente del agua al tanque de sólidos.
El documento CN 110790452 A describe un sistema de purificación de aguas residuales con un filtro, un dispositivo tampón, un dispositivo de limpieza y un sistema recordatorio, donde el sistema recordatorio se utiliza para recordar la limpieza del filtro. En los documentos KR 2011 0001354 A, US 2010/163495 A1 y DE 202013102318 U1 se describen otros sistemas de limpieza.
Se sabe cómo eliminar la torta de filtración para solucionar esta obstrucción. La torta de filtración suele eliminarse en cuanto aparecen los primeros efectos de una obstrucción. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que ya se ha producido un filtrado ineficiente. También es conocido comprobar la cantidad de torta de filtración de vez en cuando para determinar si es necesaria su eliminación. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que la comprobación se realiza de forma aleatoria y no se puede determinar de forma fiable el momento adecuado, es decir, ni demasiado pronto ni demasiado tarde, para retirar la torta de filtración. Además, no es posible evaluar de forma fiable si la torta de filtración ya es tan impermeable que sea necesario eliminarla.
Sin embargo, un problema con tales procesos de limpieza es que los sistemas de biorreactor generalmente se construyen como un sistema cerrado y, por lo tanto, es muy difícil determinar el grado de impurezas y la causa de un filtrado inadecuado. En particular, los biorreactores existentes a menudo no tienen interfaces que permitan leer la información necesaria para determinar la causa de un error o el grado de impurezas, o incluso simplemente datos útiles para este propósito. Esto es especialmente difícil si se instala un biorreactor de este tipo a bordo de un vehículo, como por ejemplo un vagón de ferrocarril, para limpiar el agua sucia que se produce allí. En tales aplicaciones, a menudo se desea mantener y garantizar el funcionamiento del biorreactor de forma descentralizada y sin su ampliación, pero al mismo tiempo, debido a la compacidad necesaria, no es posible - o sólo es posible con un gran esfuerzo- el acceso al biorreactor o a los datos que describen su estado.
Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo que permitan mantener mejor y más fácilmente la funcionalidad de los biorreactores incluso sin acceso a datos e información internos del biorreactor.
Este objetivo se logra mediante un procedimiento para la limpieza automática de una cesta de filtro en un biorreactor, donde a cesta de filtro está en comunicación de fluido con un depósito de líquido en el lado de salida, y donde la cesta de filtro está delimitada en el lado inferior o fondo y lateralmente por paredes filtrantes. El procedimiento incluye una etapa para determinar la permeabilidad de la cesta de filtro. Esta etapa o paso incluye controlar una unidad de succión por medio de una unidad de control electrónica para succionar un líquido residual del depósito de líquido a través de una línea de descarga, posteriormente controlar una unidad de dosificación de líquido por medio de la unidad de control electrónica para dispensar un líquido con un volumen de líquido predeterminado. en la cesta de filtro a través de una línea de enjuague y detener el suministro del líquido en un tiempo o instante de inicio del filtrado. Además, la determinación de la permeabilidad incluye controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado, que comienza a partir del tiempo de inicio del filtrado, la unidad de succión por medio de la unidad de control para vaciar el depósito de líquido succionando un volumen de líquido filtrado del depósito de líquido a través de la línea de descarga, medir el volumen del líquido filtrado succionado en el paso anterior, en una unidad de medición y enviar una primera señal de medición que representa un primer resultado de medición desde la unidad de medición a la unidad de control. La unidad de control forma entonces un primer cociente de permeabilidad a partir del volumen del líquido filtrado succionado y el volumen del volumen de líquido predeterminado inicialmente suministrado y comparar el primer cociente de permeabilidad con un primer valor límite de permeabilidad predeterminado. Si el cociente de permeabilidad cae por debajo del primer valor límite de permeabilidad, se activa una unidad de limpieza para realizar un proceso de limpieza de la cesta de filtro, preferiblemente por medio de la unidad de control.
Este procedimiento se basa en el conocimiento de los inventores de que la eficiencia del proceso de filtrado se puede aumentar determinando la permeabilidad de la cesta de filtro utilizando la permeabilidad, en particular de la parte inferior de la cesta de filtro, en un proceso automatizado. Esto hace posible llevar a cabo un proceso de limpieza dependiendo de una relación entre un cociente de permeabilidad y un valor límite de permeabilidad. Esto puede evitar que se realice una limpieza inadecuada y que se acumule nuevamente una torta de filtración demasiado rápido. En la práctica, el procedimiento debería seguir a una primera limpieza, por ejemplo, regular, y así poder comprobar el éxito de la primera limpieza. Si, por ejemplo, se determina que la primera limpieza antes de determinar la permeabilidad ya fue suficiente, la unidad de limpieza ya no se activa para realizar el proceso de limpieza.
Utilizando un procedimiento de este tipo, la permeabilidad de la cesta de filtro se puede determinar de forma rápida y fiable y después, si es necesario, se puede limpiar la cesta de filtro según sea necesario. En particular, un procedimiento de este tipo implica una reducción significativa del esfuerzo y de la necesidad de personal. Además, la precisión a la hora de determinar la permeabilidad de la cesta de filtro se puede mejorar significativamente eliminando fuentes de error humano.
En una variante, el procedimiento se lleva a cabo con un dispositivo de prueba de permeabilidad móvil o estacionario que se puede conectar a conexiones apropiadas en el biorreactor. Preferiblemente, el dispositivo de prueba de permeabilidad forma parte de un sistema de limpieza de biorreactor, que también puede ser móvil o estacionario. Un sistema de limpieza de biorreactores móvil está dispuesto preferentemente en un vehículo de servicio que se dirige a los biorreactores para su limpieza. Un ejemplo práctico es una estación de tren a la que llegan varios trenes que cuentan con biorreactores. El vehículo de servicio puede ir de tren en tren para limpiar los respectivos biorreactores. Por el contrario, los sistemas de limpieza de biorreactores estacionarios se instalan de forma estacionaria, por ejemplo, en una estación de servicio. Estos sistemas de limpieza de biorreactores estacionarios pueden instalarse en estaciones de tren o puntos de servicio. Por regla general, tales sistemas de limpieza de biorreactores estacionarios pueden limpiar varios biorreactores al mismo tiempo.
En otras realizaciones, el dispositivo de prueba de permeabilidad también puede instalarse permanentemente, preferiblemente adyacente al biorreactor, y conectarse permanentemente al biorreactor, especialmente en biorreactores más grandes. Ambas variantes tienen sus ventajas dependiendo de las condiciones adicionales.
El dispositivo de prueba de permeabilidad incluye preferentemente la unidad de control, la unidad de succión, la unidad de dosificación de líquido y la unidad de medición, que sin embargo no necesariamente tienen que estar asignadas exclusivamente al dispositivo de prueba de permeabilidad. Los elementos individuales también se pueden asignar parcialmente a otras unidades dentro de un sistema de limpieza de biorreactor.
La unidad de limpieza, que también forma parte del sistema de limpieza del biorreactor y que puede estar asociada total o parcialmente al dispositivo de prueba de permeabilidad, utiliza preferentemente una boquilla o similar que está instalada fijamente en el biorreactor, para, por un lado, poder limpiar mecánicamente la cesta de filtro y, por otro lado, también para permitir un suministro de sustancias químicas, como por ejemplo ácidos, para permitir la limpieza química de las impurezas o la calcificación. Por ejemplo, la unidad de limpieza tiene una salida de alta presión que se puede conectar a una conexión de la boquilla para suministrar un líquido de limpieza (agua o una sustancia químicamente activa) bajo presión a la boquilla. Preferentemente se trata de una boquilla o tobera de chorro completo, preferentemente giratoria, para poder eliminar eventuales impurezas del cesto filtrante. La unidad de limpieza presenta preferentemente una fuente de alta presión para poder suministrar el líquido de limpieza a la boquilla a alta presión. La unidad de limpieza no está necesariamente conectada a la unidad de control. También es suficiente que la unidad de control proporcione el resultado de la comparación del primer cociente de permeabilidad con el valor límite de permeabilidad predeterminado y luego, por ejemplo, otra unidad de control de limpieza controle la unidad de limpieza o un operador lea el resultado de la comparación, por ejemplo desde una pantalla, y controle la unidad de limpieza en consecuencia, por ejemplo, accionando un grifo para suministrar el líquido de limpieza a la boquilla a alta presión. Sin embargo, preferentemente la unidad de control controla la unidad de limpieza, ya que de esta manera se puede conseguir un mayor grado de automatización. Dependiendo de la comparación, el proceso de limpieza se puede realizar automáticamente.
La unidad de control está en conexión de señal electrónica con la unidad de succión, con la unidad de dosificación de líquido, con la unidad de medición y preferiblemente con la unidad de limpieza. La unidad de control está configurada para controlar las respectivas unidades mediante señales electrónicas e intercambiar datos en ambas direcciones con las respectivas unidades. Ejemplos de una unidad de control de este tipo pueden ser un microcontrolador, un ordenador o una tableta. La unidad de control es preferiblemente una unidad de control central de un sistema de limpieza de biorreactor y está configurada para controlar el sistema de limpieza de biorreactor.
Preferiblemente, el primer valor límite de permeabilidad está pre-almacenado en la unidad de control. Puede basarse en la experiencia o ser especificado por un operador. También puede especificarse en fábrica o seleccionarse en función del biorreactor y, en particular, en función del diseño de la cesta de filtro.
Una unidad de dosificación de líquido puede comprender, por ejemplo, un cilindro de medición con válvulas controlables electrónicamente, a través de las cuales se puede alimentar un líquido mediante sobrepresión al tanque de sólidos a través de una conexión de fluido, como por ejemplo mangueras o tuberías. Una unidad de medición puede comprender, por ejemplo, un cilindro de medición controlable electrónicamente, que está diseñado para medir el nivel de llenado de un líquido en el cilindro de medición. Para ello puede estar previsto, por ejemplo, en el cilindro de medición, un sensor de nivel de llenado correspondiente. Una unidad de succión puede comprender, por ejemplo, un sistema de tuberías o mangueras bajo presión negativa con válvulas controlables electrónicamente, que está en conexión directa de fluido con la tubería o línea de descarga. Además, el sistema de tubos y mangueras de la unidad de succión puede estar en comunicación de fluido con la línea de descarga a través de la unidad de medición. Una baja presión se puede generar, por ejemplo, mediante un sistema de bomba conectado a la unidad de succión. Preferiblemente, la unidad de succión se puede acoplar selectivamente, y en caso necesario, a la línea de descarga, por ejemplo, mediante un acoplamiento Kamlok.
Incluso si la unidad de succión, la unidad de dosificación de líquido y la unidad de medición se denominan unidades diferentes, no es necesario que formen unidades estructurales separadas. Más bien, se prefiere que estén integrados en un dispositivo de prueba de flujo y/o sistema de limpieza de biorreactor e incluyan y utilicen parcialmente componentes comunes. Por ejemplo, puede estar prevista una bomba que puede formar parte tanto de la unidad de succión como de la unidad de dosificación de líquido. Por tanto, los términos unidad de succión, unidad de dosificación de líquido, unidad de medición y unidad de limpieza deben entenderse funcionalmente.
Según una variante de realización preferida, el procedimiento se caracteriza porque después de finalizar el (primer) proceso de limpieza se realiza o lleva a cabo una segunda determinación de la permeabilidad de la cesta de filtro. Esto sirve para comprobar si la cesta de filtro está ahora suficientemente limpia. Esta segunda determinación de la permeabilidad se lleva a cabo preferiblemente de manera similar o idéntica a la (primera) determinación de la permeabilidad anterior. Preferiblemente incluye una etapa para controlar la unidad de succión por medio de la unidad de control electrónica para succionar un líquido residual del depósito de líquido a través de la línea de descarga, controlar la unidad de dosificación de líquido por medio de la unidad de control electrónica para suministrar un líquido con una volumen de líquido predeterminado a la cesta de filtro a través de la línea de enjuague, y finalizar el suministro del líquido en un tiempo o instante de inicio de filtrado. Además, la segunda determinación de la permeabilidad incluye controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado, que comienza a partir del tiempo de inicio del filtrado, la unidad de succión por medio de la unidad de control para vaciar el depósito de líquido succionando un volumen de líquido filtrado del depósito de líquido a través de la línea de descarga, medir el volumen del líquido filtrado succionado en el paso anterior en una unidad de medición y enviar una segunda señal de medición que representa un segundo resultado de medición desde la unidad de medición a la unidad de control. La unidad de control forma entonces un segundo cociente de permeabilidad a partir del volumen del líquido filtrado succionado en el paso anterior y el volumen del volumen de líquido predeterminado suministrado al comienzo de la segunda determinación de la permeabilidad, y compara este segundo cociente de permeabilidad con un segundo valor límite de permeabilidad predeterminado, donde el segundo valor límite de permeabilidad preferiblemente corresponde con el primer límite de permeabilidad predeterminado, o es mayor que el primer límite de permeabilidad predeterminado. El procedimiento comprende además preferiblemente controlar la unidad de limpieza, preferiblemente por medio de la unidad de control, para llevar a cabo un proceso de limpieza de la cesta de filtro si el segundo cociente de permeabilidad previamente formado cae por debajo del segundo valor límite de permeabilidad.
Según otra variante de realización preferida, se hace que la unidad de limpieza lleve a cabo un proceso de limpieza mecánico si el primer cociente de permeabilidad cae por debajo de un primer valor límite de limpieza que es inferior al primer valor límite de permeabilidad. Preferiblemente, se hace que la unidad de limpieza lleve a cabo un proceso de limpieza químico si el primer cociente de permeabilidad excede el primer límite de limpieza, pero es inferior al primer límite de permeabilidad. La unidad de limpieza se inicia preferentemente mediante la unidad de control. Un proceso de limpieza mecánico incluye preferentemente introducir el líquido de limpieza, que en este caso puede ser agua, a alta presión. Esto permite eliminar la torta de filtración que se ha formado en el fondo de la cesta de filtro. Un proceso de limpieza químico incluye preferentemente la introducción de una sustancia química, preferentemente ácido. Esto preferentemente no se realiza con alta presión, sino sólo con baja presión. Además, se proporciona un tiempo de exposición para el proceso de limpieza químico para permitir que se lleve a cabo un proceso químico.
Según esta variante de realización se puede utilizar el proceso de limpieza más eficaz para limpiar la cesta de filtro. Un proceso de limpieza mecánico libera la cesta de filtro principalmente de impurezas gruesas, como la torta de filtración. La limpieza química elimina principalmente las impurezas más finas de la cesta de filtro, como la calcificación. Si la permeabilidad es muy baja, se puede suponer que la cesta de filtro está muy contaminada, por lo que la limpieza mecánica sería más eficaz. Si la permeabilidad es menor, la limpieza química es más eficaz, por ejemplo, para eliminar la calcificación de las placas de filtro.
Según otra variante de realización preferida, se hace que la unidad de limpieza lleve a cabo un segundo proceso de limpieza mecánico si el segundo cociente de permeabilidad cae por debajo de un segundo límite de limpieza que es menor que el segundo límite de permeabilidad y mayor que el primer límite de limpieza. Preferiblemente, se hace que la unidad de limpieza lleve a cabo un segundo proceso de limpieza químico si el segundo cociente de permeabilidad excede el segundo límite de limpieza, pero es menor que el segundo límite de permeabilidad. La unidad de limpieza se inicia preferentemente mediante la unidad de control.
Según esta variante de realización, para el segundo proceso de limpieza de la cesta de filtro se utiliza el procedimiento de limpieza más eficaz, mecánico o químico. Como se describió anteriormente, esto permite utilizar el procedimiento de limpieza óptimo para un tipo de contaminación.
Debe entenderse que un tercer, cuarto y posteriores procesos de limpieza también pueden seguir al segundo proceso de limpieza. Estos tienen entonces preferiblemente los mismos pasos de proceso que el segundo proceso de limpieza, con la condición de que se determinen y utilicen valores y cocientes adicionales.
También se prefiere proporcionar y utilizar sensores adicionales. El dispositivo de prueba de paso de flujo presenta, por ejemplo, un sensor de turbidez y/o un sensor de conductividad. Estos están dispuestos preferentemente detrás de la línea de descarga o línea de drenaje, o en la misma, para medir el líquido succionado. Preferiblemente, tales sensores están conectados a la unidad de control para proporcionarle las señales correspondientes. Preferiblemente, el sensor de turbidez proporciona una señal de turbidez que representa la turbidez del líquido. Preferiblemente, el sensor de conductividad proporciona una señal de conductividad que representa una conductividad del líquido. Un alto nivel de turbidez es un indicio de una alta carga de materia suspendida en el líquido y por lo tanto un indicio de un alto nivel de impurezas. Por ejemplo, también se produce una alta turbidez después de un proceso de limpieza mecánico, de modo que después se enjuaga preferiblemente el biorreactor hasta que se alcanza la turbidez deseada. Una conductividad más alta también indica que el líquido está cargado con material formador de iones.
Según otra variante de realización preferida, el volumen predeterminado de líquido suministrado es el producto de una superficie de lado inferior de la cesta de filtro y una altura de llenado de 0,25 cm a 2,5 cm, preferentemente de 0,25 cm a 1,0 cm, de forma especialmente preferente. 0,5 cm en la cesta de filtro. Esto se basa en el conocimiento de los inventores de que, debido a la gravedad, el lado inferior de la cesta de filtro está más contaminado y se puede suponer que la permeabilidad del lado inferior de la cesta de filtro es representativa de la permeabilidad de la cesta de filtro. Por lo tanto, es ventajoso que la película más fina posible del líquido suministrado, por ejemplo, con una altura de llenado de 0,5 cm, se extienda sobre el lado inferior de la cesta de filtro, ya que esto evita que el líquido dosificado fluya por las paredes laterales y que la determinación de la permeabilidad no esté falseada. La altura de llenado también puede ser cualquier valor por debajo de aproximadamente 1 cm, tal como 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1 cm. Además, se puede reducir la duración de la prueba de paso flujo.
En un desarrollo preferido, la unidad de dosificación de líquido se controla por medio de la unidad de control electrónica de modo que el líquido con el volumen de líquido predeterminado se distribuya a una velocidad de dispensación de 5 litros por minuto o menos, preferiblemente 2,5 litros por minuto o menos. La potencia de salida debe adaptarse al volumen total de la cesta de filtro y, en particular, a la superficie del fondo de la cesta de filtro. Preferiblemente, el caudal de suministro se selecciona de modo que el líquido suministrado fluya a través del fondo de la cesta de filtro y no a través de las paredes laterales. En particular, no se debe introducir ningún chorro de agua que pueda distorsionar el resultado de la medición.
Preferiblemente, durante la segunda determinación de la permeabilidad, la unidad de dosificación de líquido se controla por medio de la unidad de control electrónica de tal manera que el líquido con el volumen de líquido predeterminado se suministra a una tasa de suministro que no exceda el cociente del volumen medido en la primera determinación de la permeabilidad entre el intervalo de tiempo de filtrado predeterminado según la primera determinación de la permeabilidad. Aquí se deben ignorar las unidades.
Además, preferiblemente antes de las respectivas etapas, en las que la unidad de dosificación de líquido se controla por medio de la unidad de control electrónica para dispensar un líquido con un volumen de líquido predeterminado en la cesta de filtro, primero se llena completamente con líquido la línea de enjuague respectiva. La razón de esto es que la línea de enjuague puede tener diferentes longitudes según la realización. Por ejemplo, si el biorreactor está alojado en un vehículo sobre raíles, la longitud del conducto de lavado puede variar dependiendo de la posición de montaje. Una vez que la línea de suministro está completamente llena, se forman burbujas de aire en los puntos superiores o el agua siempre fluye hacia donde hay una pendiente. Si ahora se añade un volumen adicional a la línea de enjuague completamente llena, exactamente este volumen se dosificará también en la cesta de filtro. Esto puede garantizar que una gran parte del líquido no “desaparezca” simplemente en el sistema de mangueras sin ser suministrado a la cesta de filtro.
Además, en una realización preferida está previsto que la unidad de control controle la unidad de succión al comienzo de la determinación de la permeabilidad de la cesta de filtro durante un primer período de succión predeterminado. Preferiblemente, la unidad de control también controla la unidad de succión en la etapa d) durante la duración del primer período de succión predeterminado. La etapa d) se refiere aquí a la reivindicación 1, a saber, el control después de que haya transcurrido un período de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado, de la unidad de succión para vaciar el depósito de líquido succionando un volumen de líquido filtrado del depósito de líquido. Los inventores han descubierto que la lente de agua del nivel de llenado que se forma en la cesta de filtro tiene una influencia importante en el resultado de la medición cuando el recipiente está relativamente vacío. Esto se debe a la gran superficie del nivel del agua. Cuanto mayor sea el área de la base del biorreactor o de la cesta de filtro, mayor será la influencia. Si se succiona sólo aire, se reduce el nivel del agua succionando adicionalmente la lente de agua, ya que la succión de aire modifica el nivel del agua unos pocos milímetros y se succiona más líquido. Esto puede influir significativamente en el resultado de la medición. Por este motivo, es preferible succionar siempre con una duración constante, independientemente del volumen realmente succionado.
Alternativa o adicionalmente también puede estar previsto que durante la succión en todos o en algunos de los pasos en los que se realiza la succión del depósito de líquido se monitorice mediante una unidad de detección de succión si se succiona líquido o aire. La unidad de detección de succión presenta preferentemente un sensor de succión que puede estar configurado, por ejemplo, como sensor capacitivo. Con un sensor capacitivo de este tipo se puede registrar la capacidad de la mezcla de aire y líquido presente en la línea de descarga. Preferentemente, el sensor de succión envía entonces una señal de succión a la unidad de control electrónica, que representa la relación aire-líquido. Cuanto mayor sea la proporción de aire a líquido, menor será la constante dieléctrica de la mezcla de aire y líquido en la línea de descarga. Esto se puede detectar mediante el sensor capacitivo. Por tanto, con una unidad de detección de succión de este tipo se puede detectar si el depósito de líquido está realmente vacío o si es necesario succionarlo más. Si la señal de succión cae por debajo de un valor límite de succión predeterminado, que es, por ejemplo, una constante dieléctrica, la succión continúa preferiblemente durante un intervalo de tiempo predeterminado. Este intervalo de tiempo es preferentemente de aproximadamente 1 segundo a 10 segundos, preferentemente de aproximadamente 2 segundos. De esta manera se puede conseguir que la succión sólo se realice durante el tiempo necesario para retirar el líquido residual o el volumen de líquido filtrado del depósito de líquido y vaciarlo por completo. El sensor de succión puede ser, alternativamente o además del sensor capacitivo, también un sensor de densidad o un sensor de caudal.
Preferiblemente, la unidad de dosificación de líquido tiene un cilindro de medición y el procedimiento incluye la etapa de: recibir el volumen predeterminado de líquido en el cilindro de medición. Este paso se realiza antes de que se suministre el volumen predeterminado de líquido a la cesta de filtro. De esta forma, el volumen del líquido se puede medir de forma sencilla y precisa. El cilindro de medición se utiliza preferentemente para separar el aire del líquido cuando se succiona la mezcla de aire y líquido. Durante la succión, una mezcla de este tipo se succiona normalmente durante una mayor duración de succión, de modo que un simple sensor de caudal no es suficiente para determinar la cantidad de líquido.
El procedimiento comprende preferiblemente la etapa de: recibir el volumen de líquido filtrado succionado en el cilindro de medición antes de medir el volumen del líquido filtrado succionado. Por lo tanto, el cilindro de medición puede usarse para dos propósitos: para medir el volumen predeterminado de líquido y también para medir el volumen de líquido filtrado succionado.
Para recibir el volumen de líquido filtrado succionado se aplica preferiblemente una presión negativa al cilindro de medición para succionar el volumen de líquido filtrado y así registrarlo en el cilindro de medición. Para ello está prevista preferentemente una conexión de vacío en el cilindro de medición.
Además, el cilindro de medición presenta preferentemente un sensor de distancia sin contacto para detectar un nivel de llenado en el cilindro de medición. Preferiblemente, la medición del volumen del líquido filtrado extraído se realiza entonces utilizando el sensor de distancia sin contacto. El sensor de distancia se puede utilizar, por ejemplo, como sensor ultrasónico, láser o sensor lidar, sensor de radar o similar. Otras ventajas y formas de realización del procedimiento se desprenden también de la siguiente descripción de un dispositivo, así como de la siguiente descripción de las figuras.
Además, en un segundo aspecto, el objetivo antes mencionado se resuelve mediante un dispositivo de prueba de permeabilidad para la limpieza automática de una cesta de filtro en un biorreactor. A su vez, el dispositivo de prueba de permeabilidad forma parte preferentemente de un sistema de limpieza del biorreactor que se conecta al biorreactor para limpiarlo. La cesta de filtro del biorreactor está en comunicación de fluido con un depósito de líquido en el lado de salida y está delimitada el lado inferior y lateralmente por paredes filtrantes. Según este aspecto de la invención, el dispositivo de prueba de permeabilidad comprende una unidad de control electrónica que está en conexión de señal con una unidad de succión, con una unidad de dosificación de líquido y con una unidad de medición, así como también está o puede conectarse en conexión de señal con una unidad de limpieza, estando la unidad de succión en conexión de fluido con la unidad de medición. De nuevo, los elementos mencionados no tienen que asignarse necesariamente exclusivamente al dispositivo de prueba de permeabilidad, sino que pueden formar parte del sistema de limpieza del biorreactor. En particular, la unidad de control es preferentemente una unidad de control central para el sistema de limpieza del biorreactor. La unidad de control está diseñada para controlar la unidad de succión, la unidad de dosificación de líquido y la unidad de medición para determinar la permeabilidad de la cesta de filtro. Más específicamente, la unidad de control está diseñada para controlar la unidad de succión para succionar un líquido residual del depósito de líquido a través de una línea de drenaje o línea de descarga, controlando posteriormente la unidad de dosificación de líquido para suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado a la cesta de filtro a través de una línea de enjuague, y finalizar el suministro del líquido en un tiempo de inicio de filtrado. La unidad de control está configurada además para controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado, que comienza a partir del tiempo de inicio del filtrado, la unidad de succión para vaciar el depósito de líquido succionando un volumen de líquido filtrado del depósito de líquido a través de la línea de descarga, medir el volumen del líquido filtrado succionado en la etapa anterior del líquido filtrado en una unidad de medición y recibir una primera señal de medición que representa un primer resultado de medición desde la unidad de medición. Luego, la unidad de control se configura además para formar un primer cociente de permeabilidad del volumen del líquido filtrado succionado en el paso anterior y el volumen del volumen de líquido predeterminado suministrado al comienzo del procedimiento en la unidad de control y para comparar el primer cociente de permeabilidad con un primer valor límite de permeabilidad predeterminado.
Preferiblemente, la unidad de control también está configurada para controlar la unidad de limpieza para limpiar la cesta de filtro si el primer cociente de permeabilidad formado en el paso anterior cae por debajo del primer valor límite de permeabilidad. Para la última etapa es necesario que la unidad de control esté en conexión de señal con la unidad de limpieza.
De nuevo, la limpieza llevada a cabo después de determinar la permeabilidad suele ser en la práctica la segunda limpieza. En la práctica, un operador conectará el sistema de limpieza del biorreactor, incluido el dispositivo de prueba de flujo de paso, al biorreactor y primero realizará la limpieza manualmente. A continuación, se determina con el dispositivo de prueba de permeabilidad la permeabilidad de la cesta de filtro y, si es necesario, se realiza una limpieza adicional.
Debe entenderse, además, que el procedimiento según el primer aspecto de la invención y el dispositivo de prueba de permeabilidad según el segundo aspecto de la invención tienen los mismos y similares sub-aspectos establecidos en particular en las reivindicaciones dependientes. A este respecto, se hace referencia en su totalidad a la descripción anterior del primer aspecto de la invención para realizaciones especiales, desarrollos adicionales y sus ventajas.
Preferiblemente, el dispositivo de prueba de permeabilidad tiene una conexión de línea de descarga para conectar el dispositivo de prueba de permeabilidad a la línea de descarga y una conexión de enjuague para conectar el dispositivo de permeabilidad a la línea de enjuague. Para ello se pueden suministrar piezas de acoplamiento Kamlok adecuadas. También es concebible y preferible que el dispositivo de prueba de permeabilidad esté conectado permanentemente con la línea de descarga y la línea de enjuague, por ejemplo, a través de válvulas de múltiples vías.
Además, el dispositivo de prueba de permeabilidad tiene preferentemente una conexión de agua dulce para suministrar agua dulce al dispositivo de prueba de permeabilidad y una conexión de aire comprimido para suministrar aire comprimido al dispositivo de prueba de permeabilidad.
Según otra variante de realización preferida, la tubería de descarga está dispuesta en un lado del depósito de sólidos.
Según otra variante de realización preferida, la tubería de descarga desemboca en el tanque de sólidos con una abertura de tubería de descarga y el borde inferior de la abertura de tubería de descarga está dispuesto a una distancia de una superficie interior de la pared del fondo del tanque de sólidos.
En otra realización preferida del dispositivo de prueba de permeabilidad, la unidad de control está configurada para controlar la unidad de succión, la unidad de dosificación de líquido y la unidad de medición para una segunda determinación de la permeabilidad de la cesta de filtro después de finalizar el proceso de limpieza. Para hacer esto, lleva a cabo las etapas de: controlar la unidad de succión para succionar un líquido residual del depósito de líquido a través de la línea de descarga, controlar la unidad de dosificación de líquido para suministrar un líquido con un volumen predeterminado de líquido a la cesta de filtro a través de la línea de enjuague, y detener la dispensación del líquido en un instante o tiempo de inicio de filtrado. Luego lleva a cabo las etapas de: controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado, que comienza a partir del tiempo de inicio del filtrado, la unidad de succión por medio de la unidad de control para vaciar el depósito de líquido succionando un volumen de líquido filtrado del depósito de líquido a través de la línea de descarga, medir el volumen del volumen de líquido filtrado del líquido filtrado en la etapa anterior en una unidad de medición y recibir una segunda señal de medición que representa un segundo resultado de medición desde la unidad de medición en la unidad de control. La unidad de control está configurada además para formar un segundo cociente de permeabilidad a partir el volumen del volumen de líquido filtrado succionado entre el volumen del volumen de líquido predeterminado dispensado, y para comparar el segundo cociente de permeabilidad formado con un segundo valor límite de permeabilidad predeterminado, en donde el segundo valor límite de permeabilidad corresponde preferiblemente al primer valor límite de permeabilidad predeterminado, o es mayor que el primer límite de permeabilidad predeterminado. La unidad de control está configurada, además, después de la segunda determinación de la permeabilidad de la cesta de filtro, para controlar la unidad de limpieza para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza de la cesta de filtro en el caso en el que el cociente de permeabilidad formado caiga por debajo del segundo valor límite de permeabilidad predeterminado.
Según otra variante de realización preferida, la unidad de control está configurada para controlar la unidad de limpieza después de determinar la permeabilidad de la cesta de filtro para llevar a cabo un proceso de limpieza mecánico si el primer cociente de permeabilidad cae por debajo de un primer valor límite de limpieza que es inferior al valor límite de permeabilidad. La unidad de control está configurada preferiblemente para controlar la unidad de limpieza para llevar a cabo un proceso de limpieza químico cuando el primer cociente de permeabilidad excede el primer límite de limpieza, pero es inferior al primer límite de permeabilidad.
Según otra variante de realización preferida, la unidad de control está configurada para controlar la unidad de limpieza después de la segunda determinación de una permeabilidad de la cesta de filtro para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza mecánico, si el segundo cociente de permeabilidad cae por debajo de un segundo valor límite de limpieza que es menor que el segundo valor límite de permeabilidad y mayor que el primer valor límite de limpieza. Preferiblemente, la unidad de control está configurada, además, para controlar la unidad de limpieza para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza químico cuando el segundo cociente de permeabilidad excede el segundo límite de limpieza, pero es inferior al segundo límite de permeabilidad.
El dispositivo de prueba de permeabilidad tiene preferiblemente un sensor de turbidez y/o un sensor de conductividad aguas abajo de la línea de descarga, que está conectado a la unidad de control para proporcionar a la unidad de control una señal de turbidez que representa una turbidez del líquido succionado y/o una señal de conductividad que representa una conductividad del líquido succionado. Esto permite obtener información adicional sobre el estado de limpieza del biorreactor. Esta información adicional se puede utilizar para determinar si es necesario un proceso de limpieza adicional y, de ser así, si debe realizarse mecánica y/o químicamente.
En una configuración preferida, la unidad de dosificación de líquido del dispositivo de prueba de permeabilidad presenta un cilindro de medición en el que se registra el volumen predeterminado de líquido. Preferiblemente, el cilindro de medición está fabricado al menos parcialmente de un material transparente o tiene una ventana para que un operador también pueda comprobar visualmente el líquido contenido en él. Preferiblemente, el cilindro de medición está diseñado y conectado de tal manera que el volumen de líquido filtrado succionado también pueda alojarse en el cilindro de medición. Esto se puede conseguir, por ejemplo, conectando el cilindro de medición a la unidad de succión para aplicarle una presión negativa.
Ventajosamente, el cilindro de medición presenta un sensor de distancia sin contacto para detectar un nivel de llenado en el cilindro de medición. Preferiblemente, el sensor de distancia sin contacto está conectado a la unidad de control para proporcionarle una señal de nivel que represente el nivel en el cilindro de medición.
A continuación, se describirán realizaciones de la invención con referencia a los dibujos. Estos no pretenden necesariamente representar las realizaciones a escala; más bien, si esto es útil para la explicación, los dibujos están realizados de forma esquemática y/o ligeramente distorsionada. Con respecto a ampliaciones a las enseñanzas que se desprenden inmediatamente de los dibujos, se hace referencia al estado de la técnica correspondiente. Cabe señalar que se pueden realizar diversas modificaciones y cambios en la forma y detalle de una realización sin apartarse de la idea general de la invención. Las características de la invención divulgadas en la descripción, en los dibujos y en las reivindicaciones pueden ser esenciales para el desarrollo de la invención tanto individualmente como en cualquier combinación. Además, todas las combinaciones de al menos dos de las características descritas en la descripción, los dibujos y/o las reivindicaciones entran dentro del alcance de la invención. La idea general de la invención no se limita a la forma o detalle exacto de las realizaciones preferidas que se muestran y describen a continuación ni se limita a un tema que estaría limitado en comparación con el tema reivindicado en las reivindicaciones. Para rangos de diseño específicos, los valores dentro de los límites especificados también deben divulgarse como valores límite y pueden usarse y reclamarse según se desee. En aras de la simplicidad, a continuación, se utilizan los mismos números de referencia para piezas idénticas o similares o piezas con funciones idénticas o similares.
Otras ventajas, características y detalles de la invención se desprenden de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas y de los dibujos. Se muestra en:
Fig. 1 una representación esquemática de un biorreactor en una primera variante en sección transversal;
Fig. 2 una representación esquemática de un biorreactor en una segunda variante en sección transversal;
Fig. 3 una sección esquemática de un tanque de sólidos del biorreactor en sección transversal;
Fig. 4a una vista esquemática de un dispositivo de prueba de permeabilidad según una primera realización conectado a un biorreactor;
Fig. 4b una vista esquemática de un sistema de limpieza de biorreactor que tiene el dispositivo de prueba de permeabilidad según la figura 4a y está conectado a un biorreactor;
Figs. 5a-5i Vista de un diagrama de circuito hidráulico del dispositivo de prueba de permeabilidad según las figuras 4a, 4b;
Figs. 6a, 6b dos vistas de un dispositivo de prueba de permeabilidad;
Fig. 7 una vista de otro dispositivo de prueba de permeabilidad; y
Figs. 8a-8c una secuencia esquemática de pasos de un procedimiento para la limpieza automatizada de una cesta de filtro en un biorreactor.
La Fig. 1 muestra una representación esquemática de un biorreactor 100 en una primera variante en sección transversal. Un biorreactor de este tipo puede instalarse, por ejemplo, en trenes de pasajeros para limpiar las aguas residuales de inodoros y lavabos durante el viaje del tren y, preferentemente, también para liberar el agua depurada durante el viaje. De esta manera se pueden prolongar considerablemente los ciclos de limpieza y vaciado de los contenedores de recogida a bordo del tren de viajeros.
El biorreactor 100 tiene un tanque de sólidos 102 para recibir aguas residuales con componentes líquidos y sólidos. Dentro del tanque de sólidos 102 se encuentra una cesta de filtro 101. La cesta de filtro 101 está protegida por las paredes filtrantes 201, 202 (véase Fig. 3), que permiten el paso de los componentes líquidos y retienen los componentes sólidos. La cesta de filtro 101 separa los componentes sólidos de los líquidos reteniendo los componentes sólidos en su interior. Los componentes líquidos salen de la cesta de filtro 101 y desde allí, impulsados por la gravedad, llegan al depósito de líquido 103, que aquí está configurado como reactor de líquido para la clarificación por bacterias. Se proporciona una abertura entre el tanque de sólidos 102 y el depósito de líquido 103 para que el líquido pueda fluir sin obstáculos. Los componentes sólidos forman una torta de filtración sólida 104 en el fondo de la cesta de filtro 101. En la zona de un fondo 105 del depósito de líquido 103 está prevista una línea de descarga 207, que se describirá con más detalle a continuación. Además, se proporciona un desinfectante 110 en el biorreactor 100, que está conectado al depósito de líquido 103 a través de un rebosadero 111. El líquido que ha sido limpiado biológicamente usando bacterias en el depósito de líquido 103 puede ingresar al desinfectante 110 a través del rebosadero 111 y liberarse al ambiente a través de una salida 112.
La Fig. 2 muestra una segunda variante del biorreactor 100, que difiere de la variante de la Fig. 1 en que el depósito de líquido 103 está dispuesto al lado del tanque de sólidos 102. Una variante de este tipo es especialmente adecuada para el montaje en los bajos de vehículos sobre raíles. En la Fig. 2, la línea de salida 207 también está dispuesta en el costado del tanque de sólidos 102, cerca del fondo.
La Fig. 3 muestra una sección esquemática de un tanque de sólidos 102 del biorreactor 100 según la Fig. 2 en sección transversal. El tanque de sólidos 102 está delimitado por un fondo 200 y paredes laterales 210 y puede ser alimentado con agua residual a través de una entrada 212 que, por ejemplo, sobresale verticalmente desde arriba hacia una cesta de filtro 101 dentro del tanque de sólidos 102.
La cesta de filtro 101 sirve para separar los componentes líquidos y sólidos del agua residual suministrada a través de la entrada 212. Una cesta de filtro 101 suele estar delimitada por los lados por placas de filtro, que dejan pasar los componentes líquidos y retienen los componentes sólidos. Los elementos de filtro pueden ser, por ejemplo, plantas sinterizadas y/o placas perforadas. En una realización, la cesta de filtro 101 está delimitada en un fondo por una placa de sinterización 201 y en los lados circundantes por placas perforadas 202. Las placas perforadas 202 pueden presentar, por ejemplo, una distancia entre orificios de aproximadamente 1 mm. La forma de la placa de fondo se configura en cualquier forma deseada, por ejemplo, circular o rectangular.
El fondo 200 del depósito de sólidos 102 está soportado en la variante según la Fig. 2 por tubos cuadrados 205 que se extienden horizontalmente. En el fondo 200 del tanque de sólidos 102 está dispuesto un drenaje de escarcha 206, a través del cual se pueden vaciar los componentes líquidos y sólidos dentro del tanque de sólidos 200. Habitualmente es difícil acceder a este drenaje de escarcha 206 desde el exterior. Además, la línea de descarga 207 está situada en una pared lateral 210 del tanque de sólidos 102. La línea de descarga 207 está dispuesta en la pared lateral del tanque de sólidos 102 de tal manera que un borde inferior de una abertura de boca 214, a través de la cual desemboca la tubería de descarga 207 en el tanque de sólidos 102, está alejado del fondo 200 del tanque de sólidos 102. De este modo se puede acumular un líquido residual 208 con componentes sólidos y líquidos debajo del borde inferior de la abertura de la boca.
Esto puede evitar que componentes sólidos penetren en la línea de descarga 207. Por ejemplo, una línea de descarga 207 puede ser una tubería preinstalada que, entre otras cosas, desemboca en el depósito de líquido 103.
Además, en la cesta de filtro 101 desemboca una conexión de enjuague, que aquí funciona como línea de enjuague 203. Tanto la entrada 212 como la línea de enjuague están instaladas permanentemente. Sin embargo, la línea de enjuague 203 no se usa en el funcionamiento normal del biorreactor 100. Más bien, las aguas residuales se suministran exclusivamente a través de la entrada 212. Ambas líneas, la línea de enjuague 203 y la línea de descarga 207, están cerradas durante el funcionamiento normal del biorreactor 100. El procedimiento para la limpieza automatizada de la cesta de filtro 101 utiliza ahora exclusivamente la línea de enjuague 203 y la línea de descarga 207 para comprobar la permeabilidad de la cesta de filtro 101, en particular la permeabilidad de la placa de sinterización 201. De esta manera, se pueden utilizar líneas que ya han sido instaladas sin tener que conectar líneas, entradas o salidas adicionales al biorreactor 100. Por el contrario, en los procedimientos manuales conocidos se utiliza el dispositivo de eliminación de escarcha 206, lo que debido a su ubicación supone un trabajo considerable.
Ambas líneas, la línea de descarga 207 y la línea de enjuague 203, están provistas aquí de un acoplamiento 216, 218 que cierra las líneas y que aquí están configurados como acoplamientos Kamlok. Ambas líneas también se utilizan para limpiar el biorreactor 100 en funcionamiento manual.
Además, en el biorreactor 100 está prevista una boquilla de limpieza 220, que también está instalada de forma permanente. La boquilla de limpieza está conectada a una conexión de alta presión 224, de modo que, por ejemplo, se puede suministrar agua a alta presión. También se puede suministrar ácido o base para limpieza química a través de esta conexión 224. En el caso de que el biorreactor 100 esté instalado, por ejemplo, en un vehículo sobre raíles, los acoplamientos 216, 218 y la conexión de alta presión 224 son accesibles desde el exterior del vehículo.
La Fig. 4a ilustra ahora esquemáticamente un dispositivo de prueba de permeabilidad 400, tal como está conectado al biorreactor 100 según la Fig. 1. La Fig. 4b muestra de manera similar un sistema de limpieza de biorreactor 500 móvil, que tiene el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 según la figura 4a, conectado al biorreactor 100.
El dispositivo de prueba de permeabilidad 400 tiene una unidad de succión 402 para succionar líquido residual 208 del depósito de líquido 103 a través de la línea de descarga 207. Además, el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 comprende una unidad de dosificación de líquido 404 para dispensar o suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado V0 a la cesta de filtro 101 a través de una línea de enjuague 203. Además, el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 incluye una unidad de medición 406 en la que se mide el volumen de líquido filtrado succionado Vm del líquido filtrado 209. Para controlar la unidad de succión 402, la unidad de dosificación de líquido 404 y la unidad de medición 406, se proporciona una unidad de control 410, que está conectada a estas unidades en términos de señal. Además, según la Fig. 4, también está prevista una unidad de limpieza 412, que no necesariamente tiene que formar parte del dispositivo de prueba de permeabilidad 400, sino que también puede estar prevista como una unidad estructural separada, preferentemente en el sistema de limpieza del biorreactor 500. Esto es preferible porque, en particular, la unidad de limpieza 412 también debería poder operarse manualmente, independientemente del dispositivo de prueba de permeabilidad 400. Sin embargo, también puede haber realizaciones en las que la unidad de limpieza 412 sea parte del dispositivo de prueba de permeabilidad 400.
En concreto, el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 en el ejemplo de realización esquemático mostrado en la Fig. 4a tiene una disposición de válvulas 420, que aquí sólo se muestra esquemáticamente mediante un bloque. En la disposición de válvulas 420 pueden estar previstas varias válvulas conmutables para dirigir los líquidos correspondientes. La disposición de válvulas 420 tiene una conexión de línea de descarga 422, a través de la cual el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 está conectado con la línea de descarga 207, más precisamente con el primer acoplamiento 218. Además, el dispositivo de válvulas 420 presenta una conexión de enjuague 424, a través de la cual el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 está conectado con la línea de enjuague 203, más concretamente con el segundo acoplamiento 216. Los acoplamientos primero y segundo 216, 218 se pueden abrir para que el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 también se pueda conectar a otros sistemas. Además, la disposición de válvulas 420 tiene una conexión de aire comprimido 426, una conexión de agua dulce 428 y una salida 430, a través de la cual la disposición de válvulas 420 puede, por ejemplo, expulsar el líquido succionado, por ejemplo, a un recipiente colector dentro del sistema de limpieza del biorreactor. 500. La conexión de aire comprimido 426 y la conexión de agua dulce 428 están conectadas internamente dentro del sistema de limpieza del biorreactor 500 a fuentes correspondientes que no se muestran aquí.
El dispositivo de prueba de permeabilidad 400 también tiene una bomba 432, que también puede ser controlada por la unidad de control 410. La bomba 432 está diseñada preferentemente como bomba lobular rotativa, lo que presenta ventajas a la hora de expulsar el volumen de líquido filtrado.
La bomba 432 está conectada a un puerto de vacío 433 del conjunto de válvulas 420 y proporciona un vacío. La disposición de válvulas 420 y la unidad de medición 406 también están en conexión de señal con la unidad de control 410. La unidad de limpieza 412 también tiene una conexión de agua dulce 434 y está en conexión de señal con la unidad de control 410.
Como puede verse en particular en la Fig. 4b, el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 está integrado en un sistema de limpieza de biorreactor 500. El sistema de limpieza del biorreactor 500 está configurado para ser móvil y dispuesto en un carro 502. El sistema de limpieza del biorreactor 500 tiene una conexión de agua dulce 504, que se puede conectar a una fuente de agua dulce 506, y una conexión de voltaje 508, que preferiblemente se puede conectar a una fuente de alto voltaje para suministrar voltaje al sistema de limpieza del biorreactor 500. En el interior, el sistema de limpieza del biorreactor 500 presenta un recipiente colector para el líquido succionado y un depósito químico para, por ejemplo, ácido.
Si se va a limpiar un biorreactor 100, el sistema de limpieza del biorreactor 500 se conecta al biorreactor 100, como se muestra en la Fig. 4b. Para determinar en primer lugar la altura de la torta de filtración 104 o el nivel de llenado del depósito de sólidos 102, se lee un sensor de nivel de llenado 520. Esto genera un valor de 80% y un valor de 95%, cada uno de los cuales indica el grado correspondiente de llenado del tanque de sólidos 102. La torta de filtración 104 presente en la cesta de filtro 101 generalmente se elimina primero manualmente a través de la línea de enjuague 203. Allí se suelen encontrar piezas como papel, productos de higiene femenina, algunos cubiertos, objetos perdidos como relojes, gafas, etc. Todo esto se succiona primero manualmente y luego se realiza una limpieza mecánica manualmente utilizando la boquilla de limpieza 220 para aflojar la torta de filtración 104. El fluido entonces suspendido también se succiona a través de la línea de enjuague 203.
Para poder determinar posteriormente el éxito de la limpieza, se lleva a cabo el procedimiento según la invención y en primer lugar se determina la permeabilidad. El funcionamiento exacto del dispositivo de prueba de permeabilidad 400 se describirá ahora con referencia a las Figuras 5a - 5i, en las que también se muestran en detalle otros elementos del dispositivo de prueba de permeabilidad 400, y en particular válvulas de la disposición de válvulas 420.
Para empezar, en la Fig. 5a, el dispositivo de prueba de permeabilidad 400 se muestra en un estado inicial. A diferencia de la Fig. 4, no se muestran la unidad de control 410, la bomba 432 y la unidad de limpieza 412. Sin embargo, debe entenderse que estos elementos pueden estar presentes. En lugar de la bomba 432, sólo se muestra la conexión de vacío 433 y todas las válvulas y sensores, que se describen a continuación, están conectados a la unidad de control 410.
La unidad de medición 406 comprende aquí un cilindro de medición 440, que también se muestra ya en la Fig. 4. El cilindro de medición 440 tiene una conexión de líquido inferior 442, una entrada de aire comprimido 444, una salida de aire 446, una conexión de vacío 448 y una entrada de líquido de medición 450. La conexión de líquido inferior 442 está dispuesta en la parte inferior del cilindro de medición 440 alineado verticalmente, las otras conexiones en la parte superior. Las paredes laterales radiales del cilindro de medición 440 están hechas preferiblemente de un material transparente, en particular vidrio o plexiglás. En la parte superior está previsto además un sensor de nivel de llenado, que aquí está configurado como sensor de distancia sin contacto 460 y que también está conectado con la unidad de control 410 y proporciona allí la primera y segunda señales de medición SM1, SM2. El sensor de distancia 460 mide una distancia entre él y una superficie líquida. El sensor de distancia 460 está diseñado, por ejemplo, como sensor ultrasónico, sensor de radar, sensor láser o sensor lidar. Por encima de la conexión de líquido inferior 442 está dispuesta adicionalmente una placa deflectora 443 dentro del cilindro de medición 440, que está destinada a evitar que el líquido que se suministra a través de la conexión de líquido inferior 442 salpique hasta el sensor de distancia 460. De esta manera se pretende evitar la contaminación del sensor de distancia 460. Al mismo tiempo, la entrada de aire comprimido 444 se puede utilizar para eliminar la suciedad de un sensor de distancia 460 mediante soplado. Aunque el deflector 443 no se muestra en las siguientes figuras, debe entenderse que, no obstante, está presente.
La disposición de válvulas 420 comprende aquí varias válvulas, concretamente una primera válvula BV1, una segunda válvula BV2, una tercera válvula BV3, una cuarta válvula BV4, una quinta válvula BV5, una sexta válvula BV6 , una séptima válvula BV7, así como una primera válvula neumática PV1, un primer estrangulador MV1 y una válvula de compensación MV2. El estrangulador MV1 está dispuesto en una tubería de aire comprimido entre la conexión de aire comprimido 426 y la entrada de aire comprimido 444.
Se puede configurar manualmente. El estrangulador MV1 suele estar abierto. La válvula de compensación MV2 se utiliza para expulsar el aire del cilindro de medición 440 cuando está lleno de líquido. La válvula de compensación MV2 también está abierta durante el funcionamiento normal. Todas las demás válvulas están inicialmente cerradas, como lo muestra su representación vacía de las válvulas. Una representación rellenada de toda la superficie de las válvulas indica una apertura.
Las siguientes Figs. 5b - 5i ilustran luego varios pasos del procedimiento 300 para la limpieza. En un primer paso (Fig. 5b), la línea de enjuague 203 se llena primero con agua para llenar la línea de enjuague 203 de modo que el volumen definido posterior pueda llenarse en el biorreactor 100 sin pérdidas. Para ello se abren la primera válvula BV1 y la cuarta válvula BV4, para que pueda pasar agua desde la conexión de agua dulce 428 a la línea de enjuague 203. A continuación, se vuelven a cerrar las válvulas BV1 y BV4 y se espera un tiempo predeterminado para que el agua restante pueda fluir a través de la placa de sinterización 201. Preferiblemente se espera un primer tiempo de espera que se encuentra en el rango de 10 a 1000 segundos, preferiblemente de 100 a 500 segundos, preferiblemente de forma aproximada en el rango de 250 segundos. Se ha demostrado que dicho tiempo es suficiente para permitir que se drene el agua residual presente en la placa de sinterización 201. En el paso posterior (Fig. 5c), la unidad de succión 402 se controla por medio de la unidad de control electrónica 410 para succionar el líquido residual 208 que estaba previamente presente en el depósito de líquido 103 o que se introdujo primeramente suministrando agua, como se describe con referencia a la Fig. 5b. La succión tiene lugar a través de la línea de descarga 207, de modo que la tercera válvula BV3 y la segunda válvula BV2 ahora se abren, de modo que la conexión de la línea de descarga 422 está conectada a la conexión de vacío 433. Luego, este líquido residual simplemente se dispensa a través de la salida 430.
A continuación, se puede continuar sin necesidad de un tiempo de espera, concretamente controlando la unidad de dosificación de líquido 404 por medio de la unidad de control electrónica 410 para recibir un volumen de líquido predeterminado V0 en el cilindro de medición 440. El volumen de líquido predeterminado V0 se muestra en las Figs.
5a y 4a. Para este propósito se abren la primera válvula BV1 y la quinta válvula BV5, de modo que pueda fluir agua dulce desde la conexión de agua dulce 428 hasta la conexión de líquido inferior 442 del cilindro de medición 440 y entre en el cilindro de medición 440. Al mismo tiempo, el aire que antes estaba en el cilindro de medición 440 sale del cilindro de medición 440 a través de la válvula de salida MV2. Preferiblemente, alcanzar el volumen de líquido predeterminado V0 se determina usando el sensor de distancia 460. Esto proporciona una señal SF correspondiente, que representa un nivel de llenado, a la unidad de control 410, lo que provoca el cierre de la primera válvula BV1 y de la quinta válvula BV5 cuando se alcanza el volumen de líquido predeterminado V0.
A este paso ahora le puede seguir otro período de espera. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario. El tiempo de espera depende en gran medida de si ya se debe añadir líquido a la cesta de filtro 101 o no.
El suministro dispensación del volumen de líquido predeterminado V0 en la cesta de filtro 101 se ilustra en la Fig. 5e. Para ello, primero se cierra la válvula de compensación MV2, luego se abren las válvulas BV4 y BV5, de modo que la conexión de líquido inferior 442 del cilindro de medición 440 está conectada de forma conductora de fluido con la conexión de enjuague 424 y, por tanto, con la línea de enjuague 203. A continuación, se abre la primera válvula neumática PV1, de modo que a través de la entrada de aire comprimido 444 pueda fluir aire comprimido al cilindro de medición 440 y así pueda extraer el volumen V0 del líquido contenido en él. Aquí hay que tener en cuenta el estrangulador MV1. Es importante que el líquido no se agregue a la cesta de filtro 101 a borbotones, sino gradualmente, por ejemplo, a 5 litros por minuto o menos, en particular a 2,5 litros por minuto o menos. A esto le sigue otro tiempo de espera, que puede corresponder al primer tiempo de espera y también puede estar comprendido entre 10 y 1000 segundos. El dimensionamiento de este segundo tiempo de espera depende esencialmente de la rapidez con la que el líquido añadido fluye a través de la cesta de filtro 101, en particular a través de la placa de sinterización 201. Por ejemplo, si se planifica una superficie muy grande, el tiempo de espera también puede ser menor. En el ejemplo de realización mostrado es preferentemente de 250 segundos. Este tiempo de espera corresponde a la duración del intervalo de tiempo de filtro predeterminado tZ (véase
Fig. 8), que comienza desde el instante o tiempo de inicio de filtrado (tF). Este es cuando se ha detenido la entrega según la Fig. 5e.
Ahora se abre la sexta válvula BV6 para poder aplicar vacío al puerto de vacío 448, mientras la válvula de compensación MV2 todavía está cerrada. Al mismo tiempo, se abren la segunda válvula BV2 y la séptima válvula BV7, de modo que la entrada de líquido de medición 450 también está abierta. Dado que ahora hay presión negativa dentro del cilindro de medición 440, el líquido filtrado 209 se succiona al cilindro de medición 440 a través de la entrada de líquido de medición 450 a través de la línea de enjuague 207 y la conexión de la línea de enjuague.
Aquí se puede succionar después de un período de tiempo predeterminado o dependiendo de si se succiona aire o no. Esto ya se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, aquí se realiza una succión durante un período de aproximadamente 50 segundos para transportar el líquido filtrado al cilindro de medición 440. Aquí esto se hace sin restricciones.
Para evitar errores de medición, el sensor de distancia 460 se limpia preferiblemente en un paso adicional. Esto se ilustra en la Fig. 5g. Para ello se cierran de nuevo la segunda válvula BV2, la sexta válvula BV6 y la séptima válvula BV7, pero se abre la válvula de compensación MV2. Al mismo tiempo se abre brevemente la primera válvula neumática PV1, para que a través de la conexión de aire comprimido 426 y la entrada de aire comprimido 444 pueda fluir aire comprimido al cilindro de medición 440 y así liberar el sensor de distancia 460 mediante soplado. Luego se mide la distancia entre éste y la superficie del líquido 209 dentro del cilindro de medición 440 usando el sensor de distancia 460. Aquí se determina el nivel de llenado Vm y se proporciona una señal SM1 correspondiente a la unidad de control 410.
La unidad de control 410 forma entonces un primer cociente de permeabilidad QD1 (véase Fig. 8b) a partir del volumen Vm del líquido que se succionó y del volumen V0 del líquido que se proporcionó a la cesta de filtro 101. En la realización ejemplar mostrada, el volumen Vm del líquido succionado es menor que el volumen V0 del líquido proporcionado, lo que significa que el líquido todavía permanece en la placa de sinterización 201 y es, por ejemplo, absorbido dentro de la torta de filtración 104. Esto indica una baja permeabilidad. Esto significa que cuanto menor sea este cociente de permeabilidad, menor será la permeabilidad. Si este cociente de permeabilidad QD1 cae por debajo de un primer valor límite de permeabilidad DG1, que puede ser, por ejemplo, 0,8, se activa la unidad de limpieza 412. Esto se puede hacer usando la unidad de control 410, aunque esto no sea absolutamente necesario. También puede estar previsto que otra unidad de control 410 controle la unidad de limpieza 412.
Simultáneamente, o posteriormente, se debe vaciar el cilindro de medición 440. Esto se muestra en la Fig. 5h. Para ello, la válvula de compensación MV2 permanece abierta, mientras que también se abren la tercera válvula BV3 y la quinta válvula BV5. De esta manera, la conexión de líquido inferior 442 está conectada a la conexión de vacío 433, de modo que se succiona el líquido 209. A su vez, puede entregarse a través de la salida 430. Esta succión puede entonces detenerse si todavía se succiona aire o si el sensor de distancia 460 detecta que ya no hay líquido en el cilindro de medición 440.
En un paso final, la línea de enjuague 203 se succiona entonces hasta vaciarla conectando la conexión de enjuague 424 a la conexión de vacío 433. Para ello se abren la tercera válvula BV3 y la cuarta válvula BV4.
Cuando haya finalizado el primer proceso de limpieza, que se inició mediante la unidad de limpieza 412, se puede llevar a cabo otra prueba de permeabilidad. En principio se llevan a cabo aquí los mismos pasos, prefiriendo también preferentemente el mismo volumen predeterminado V0. Sin embargo, también puede estar previsto que se suministre sólo un volumen menor o un volumen mayor que el primer volumen predeterminado V0. Después de la succión, se detecta entonces un segundo volumen de líquido filtrado VM2, que generalmente es mayor que el primer volumen VM de líquido filtrado en el primer ciclo. No existen diferencias adicionales. Los tiempos de espera también son preferiblemente idénticos, pero también pueden acortarse para el segundo ciclo.
Las Figs. 6a y 6 b muestran una primera implementación estructural del dispositivo de prueba de permeabilidad 400, como se describe en las Figs. 4 y 5. El dispositivo de prueba de permeabilidad 400 mostrado en las Figs. 6a, 6b está configurado para ampliar los sistemas de limpieza de biorreactores existentes o sistemas de extracción sin medidor de permeabilidad. Se puede integrar en sistemas de este tipo como modernización y se puede suministrar vacío, agua y aire comprimido desde fuentes externas. Los elementos iguales y similares se designan con los mismos números de referencia que en las figuras anteriores, de modo que se hace referencia completa a la descripción anterior para estos elementos. Nuevamente, la unidad de control 410, la unidad de limpieza 412 y la bomba 432 se omiten en las Figs. 6a y 6 b. A este respecto, la estructura de las Figs. 6a, 6b corresponde a la de las Figs. 5a - 5i. Como se puede ver en las figuras 6a, 6b, las válvulas individuales BV1 - BV7, MV1, MV2, PV1 están conectadas entre sí mediante conductos de líquido o de aire comprimido, que pueden transportar aire o líquido. La conexión de enjuague 424 y la conexión de la línea de salida 422 están diseñadas cada una como acoplamientos Kamlok 425, 423 para conectarse a las conexiones correspondientes en el biorreactor 100 o en un vehículo de vía en el que está instalado el biorreactor 100.
El cilindro de medición 400 está formado aquí a partir de una pieza tubular cilíndrica transparente 470, que está cerrada en sus extremos mediante una tapa 472 y una base 474. La tapa 472 y la base 474 se sujetan entre sí mediante tornillos de sujeción 476 (sólo uno de los cuales tiene un número de referencia). Las conexiones 448, 450, 444, 446 y el sensor de distancia 460 están dispuestos y fijados en la cubierta tapa 472. La conexión de líquido inferior 442 está proporcionada en la base 474.
En la Fig. 6b también se puede ver que una válvula de bola 478 está instalada como estrangulador 479 en una línea entre la entrada de agua dulce 442 y la quinta válvula BV5. Se ha llegado a la conclusión de que el líquido residual que ha sido succionado, el agua dulce y cualquier líquido que se introduce en el cilindro de medición 440 a través de la conexión de líquido inferior 442 no deben introducirse a una presión demasiado alta para evitar la contaminación del sensor de distancia. 460. En principio, también es concebible y preferido configurar el estrangulador 479 para que sea controlable electrónicamente. Sin embargo, en la realización aquí representada es puramente mecánico y puede ser ajustado manualmente por un operador.
La Fig. 7 muestra ahora una segunda implementación práctica del dispositivo de prueba de permeabilidad 400, que es particularmente adecuada para su instalación en el sistema de limpieza del biorreactor 500 mostrado en la FIG. 4b con un mayor grado de automatización. Por este motivo, en particular la disposición de válvulas 420, así como las conexiones, están diseñadas de forma diferente que en el ejemplo de realización anterior (figuras 6a, 6b). Los elementos iguales y similares nuevamente están provistos de los mismos números de referencia, de modo que se hace referencia completa a la descripción anterior.
Como se puede ver en particular en la Fig. 7, aquí sólo están presentes la quinta válvula BV5, la sexta válvula BV6 y la séptima válvula BV7. En los biorreactores habituales con un dispositivo de prueba de permeabilidad manual, las válvulas restantes están presentes o reemplazadas, de modo que aquí es suficiente con la provisión de estas tres válvulas BV5, BV6 , BV7. Entre las válvulas BV5 y BV7 está prevista una conexión de líquido 480, a la que se pueden conectar las líneas de derivación entre las válvulas BV1 y BV2 o BV3 y BV4 (véase Fig. 5a). Esto significa que primero se debe conectar una pieza en T o una pieza distribuidora a la conexión de líquido 480 para luego conectar las líneas correspondientes. Por lo tanto, la conexión de líquido 480 recibe tanto agua dulce como líquido del biorreactor y los envía a la conexión de líquido inferior 442 o a la entrada de líquido 450 de acuerdo con la conmutación de las válvulas BV5, BV7. La válvula BV6 está provista de una conexión de vacío 482, que se puede conectar de manera correspondiente a la línea que conecta la conexión de vacío 433 y la tercera válvula BV3 según la figura 5a.
Finalmente, la Fig. 8a ilustra claramente el procedimiento 300 para la limpieza automatizada de la cesta de filtro 101 en un biorreactor 100. Primero incluye una etapa de determinar 301 una permeabilidad de la cesta de filtro 101 y después de esto un control 302 de una unidad de limpieza 412 como se describió básicamente con anterioridad, para llevar a cabo un proceso de limpieza de la cesta de filtro 101 si se alcanzan ciertos criterios. A esto puede seguirle una segunda determinación de la permeabilidad 303 de la cesta de filtro 101, que puede realizarse de forma idéntica o similar a la primera determinación 301. A la segunda determinación 303 le sigue preferiblemente la activación 304 de la unidad de limpieza 412. Esta secuencia de pasos se lleva a cabo preferiblemente hasta que se haya logrado el resultado de limpieza deseado. Es posible que también se hayan llevado a cabo pasos de limpieza antes del paso 301. No es absolutamente necesario que primero se determine la permeabilidad y luego se lleve a cabo una etapa de limpieza. También es imaginable que primero se realice una etapa de limpieza y sólo después se determine la permeabilidad.
La Fig. 8b ilustra ahora el paso 301 en detalle. En una realización ejemplar, el paso 301 (determinar la permeabilidad de la cesta de filtro 101) incluye inicialmente, en un primer paso, controlar 310 la unidad de succión 102 por medio de la unidad de control electrónica 410 para succionar el líquido residual 208 del depósito de líquido 103. Posteriormente, como se describe con referencia a las Figs. 5a - 5i, el volumen predeterminado de líquido se introduce primero en el cilindro de medición 440. Esto se hace en el paso 312. Posteriormente, en el paso 314, se controla la unidad de dosificación de líquido 404 para dispensar el volumen de líquido predeterminado V0 en la cesta de filtro 101. Debe entenderse que el paso 312 no es absolutamente necesario. También puede estar previsto que el volumen de líquido predeterminado V0 se suministre directamente a la cesta de filtro 101 sin medición previa en el cilindro de medición 440. Luego se detiene la dispensación del líquido en el paso 316. Esto tiene lugar en un instante o tiempo de inicio de filtrado tF. Lo que es importante en el paso 314 es que el líquido no se agregue a la cesta de filtro 101 demasiado rápido, sino más bien a una tasa de suministro como se describe anteriormente. Si el tiempo de inicio de filtrado tF se determina, al finalizar el suministro del líquido, primero se espera un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado tZ en el paso 318 para darle tiempo al líquido que se suministró a la cesta de filtro 101 para pasar a través de la torta de filtro 104. Posteriormente, en el paso 320, se controla la unidad de succión 402 para vaciar el depósito de líquido 103. En el depósito de líquido 103 se encuentra el volumen de líquido filtrado 209, que ha pasado a través de la cesta de filtro 101 y se acumula en el depósito de líquido 103. En el paso 322, este volumen de líquido filtrado extraído 209 se recibe en el cilindro de medición 440. Posteriormente, en el paso 324, se mide el volumen VM del volumen de líquido filtrado succionado 209. Después de la medición, se envía una primera señal de medición SM1 correspondiente que representa el primer resultado de la medición (paso 326) a la unidad de control 410. Esta luego forma en el paso 328 un primer cociente de permeabilidad QD1 a partir del volumen Vm, que se midió previamente, y el volumen V0, que se suministró inicialmente a la cesta de filtro 101. La unidad de control 410 compara entonces el primer cociente de permeabilidad QD1 con un primer valor límite de permeabilidad predeterminado DG1. Se distingue entonces entre casos: si el primer cociente de permeabilidad QD1 cae por debajo del primer valor límite de permeabilidad DG1, se activa la unidad de limpieza 332. Sin embargo, si el primer cociente de permeabilidad excede o corresponde al primer valor límite de permeabilidad DG1, preferiblemente se finaliza el procedimiento. Al mismo tiempo se puede prever que en el paso 334 se emita una señal que indique que se ha logrado el resultado de limpieza deseado. En este caso ya no sería necesario realizar ninguna limpieza.
Dependiendo de hasta qué punto el primer cociente de permeabilidad QD1 está por debajo del primer límite de permeabilidad DG1, también se puede distinguir entre limpieza mecánica o química. Estos son entonces sub-pasos adicionales del paso 302. Si el primer cociente de permeabilidad QD1 cae por debajo del primer valor límite de permeabilidad DG1 en una primera cantidad, se lleva a cabo preferentemente un proceso de limpieza químico. Sin embargo, si el primer cociente de permeabilidad QD1 cae por debajo del primer valor límite de permeabilidad DG1 en un segundo valor, se lleva a cabo un proceso de limpieza mecánico. La forma de seleccionar el primer y el segundo valor lo especifica preferentemente el fabricante o el operador del biorreactor 100. Las cantidades exactas de estos valores dependen del tipo de biorreactor 100, el tipo de cesta de filtro 101 y otros parámetros que no son el objeto de la invención aquí.
El primer proceso de limpieza en el paso 302 puede ir seguido de una segunda determinación de la permeabilidad 303, como se describe con referencia a la Fig. 8a. La segunda determinación de la permeabilidad 303 se describirá ahora en detalle con referencia a la Figura 8c.
En una etapa 340, la unidad de succión 402 se controla por medio de la unidad de control electrónica 410 para succionar el líquido residual 208 presente en el depósito de líquido 103. Esto es análogo al paso 310 y se puede llevar a cabo de manera idéntica. En particular, la succión en el paso 340 se puede llevar a cabo de manera idéntica a la succión en el paso 310. En el paso 342, se suministra entonces un volumen predeterminado de líquido V0 al cilindro de medición 440. El volumen de líquido predeterminado V0 recibido aquí en el paso 342 puede corresponder al volumen de líquido predeterminado V0 recibido en el paso 312. Sin embargo, también se puede utilizar otro volumen de líquido predeterminado V0. En el paso 344, la unidad de dosificación de líquido 404 se controla entonces por medio de la unidad de control electrónica 410 para suministrar el volumen de líquido predeterminado V0 a la cesta de filtro 101. Esto se puede llevar a cabo de manera idéntica al paso 314, en particular con la misma tasa de suministro. Alternativamente, también se puede utilizar una tasa de suministro diferente. En el paso 346 se finaliza el suministro, nuevamente en un tiempo de inicio de filtrado tF. Posteriormente, en el paso 348, se lleva a cabo una espera durante un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado tZ. El intervalo de tiempo de filtrado tZ en el paso 348 puede ser un segundo intervalo de tiempo de filtrado que es diferente del primer intervalo de tiempo de filtrado tZ en el paso 318. Sin embargo, los intervalos de tiempo de filtrado tZ se eligen preferiblemente idénticos.
Posteriormente, una vez transcurrido el intervalo de tiempo de filtrado tZ, la unidad de succión 402 se controla por medio de la unidad de control 410 (paso 350) para succionar el volumen de líquido filtrado 209 del depósito de líquido 103. La succión puede realizarse nuevamente aquí durante el mismo período de tiempo que se realizó en el paso 320. En el paso 352, el volumen del líquido succionado se recibe nuevamente en el cilindro de medición 440. En el paso 354, se mide el volumen recibido Vm2. El volumen Vm2 recibido en el segundo paso suele ser ligeramente mayor que el volumen Vm registrado en el primer paso, ya que mientras tanto se ha limpiado la cesta de filtro en el paso 302. En el paso 356, se envía entonces una segunda señal de medición SM2 a la unidad de control 410, que representa un segundo resultado de medición. En el paso 358, la unidad de control forma un segundo cociente de permeabilidad QD2. Para este propósito, la unidad de control utiliza el volumen Vm2 del volumen de líquido filtrado previamente succionado y el volumen V0 que se suministró a la cesta de filtro en el paso 344. En la etapa 360, el segundo cociente de permeabilidad QD2 formado de esta manera se compara entonces con un segundo valor límite de permeabilidad predeterminado DG2. Entonces vuelve a realizarse una distinción de casos. Si se determina que el segundo límite de permeabilidad QD2 cae por debajo del segundo límite de permeabilidad DG2, el proceso de limpieza se inicia en el paso 304 (véase Fig. 8a) llevado a cabo como se describe anteriormente. De lo contrario, se puede emitir nuevamente una señal en el paso 362, que indica que se ha logrado el resultado de limpieza deseado. En la etapa de limpieza 304 se puede distinguir de nuevo entre limpieza mecánica y química.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento (300) para la limpieza automatizada de una cesta de filtro (101) en un biorreactor (100), donde la cesta de filtro (101) está, en el lado de salida, en comunicación de fluido con un depósito de líquido (102), y donde la cesta de filtro (101) está delimitada en el lado inferior y lateralmente por paredes filtrantes (201, 202), que comprende - determinar (301) una permeabilidad de la cesta de filtro (101), que comprende las etapas
a) controlar (310) una unidad de succión (402) por medio de una unidad de control electrónica (410) para succionar un líquido residual (208) del depósito de líquido (103) a través de una línea de descarga (207),
b) a continuación controlar (314) una unidad de dosificación de líquido (404) por medio de la unidad de control electrónica (410) para suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado (V0) a la cesta de filtro (101) a través de una línea de enjuague (203),
c) detener (316) el suministro del líquido en un tiempo de inicio de filtrado (tF),
d) controlar (320), después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado (tZ) que comienza a partir del tiempo de inicio de filtrado (tF), la unidad de succión (402) por medio de la unidad de control (410) para vaciar el depósito de líquido (103) succionando un volumen de líquido filtrado (209) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
e) medir (324) el volumen (Vm) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso d), del líquido filtrado (209), en una unidad de medición (406) y enviar (326) una primera señal de medición (SM1) que representa un primer resultado de medición desde la unidad de medición (406) a la unidad de control (410),
f) formar (328) un primer cociente de permeabilidad (QD1) a partir del volumen (Vm) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso d) y el volumen (V0) del volumen de líquido predeterminado suministrado en el paso b) en la unidad de control (410), y
g) comparar (330) el primer cociente de permeabilidad (QD1) con un primer valor límite de permeabilidad predeterminado (DG1) mediante la unidad de control (410); y
- controlar (302) una unidad de limpieza (412) para llevar a cabo un proceso de limpieza de la cesta de filtro (101) en el caso en que el primer cociente de permeabilidad (QD1) sea inferior al primer valor límite de permeabilidad (DG1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
donde después de completar el proceso de limpieza se lleva a cabo una segunda determinación de la permeabilidad (303) de la cesta de filtro (101), que comprende las etapas de:
h) controlar (340) la unidad de succión (402) por medio de la unidad de control electrónica (410) para succionar un líquido residual (208) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
i) controlar (344) la unidad de dosificación de líquido (404) por medio de la unidad de control electrónica (410) para suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado (V0) a la cesta de filtro (103) a través de la línea de enjuague (203),
j) detener (316) el suministro del líquido en un tiempo de inicio de filtrado (tF),
k) controlar (320), después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado (tZ) que comienza a partir del tiempo de inicio de filtrado (tF), la unidad de succión (402) por medio de la unidad de control (410) para vaciar el depósito de líquido (103) succionando un volumen de líquido filtrado (209) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
l) medir (324) el volumen (Vm2) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso k), del líquido filtrado (209), en la unidad de medición (406) y enviar una segunda señal de medición (SM2) que representa un segundo resultado de medición desde la unidad de medición (406) a la unidad de control (410),
m) formar (328) un segundo cociente de permeabilidad (QD2) a partir del volumen (Vm2) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso k) y el volumen (V0) del volumen de líquido predeterminado suministrado en el paso i) en la unidad de control (410),
n) comparar (360) el segundo cociente de permeabilidad (QD2) formado en el paso m) con un segundo valor límite de permeabilidad (DG2) predeterminado por la unidad de control (410), donde preferiblemente el segundo valor límite de permeabilidad,
- se corresponde con el primer valor límite de permeabilidad predeterminado (DG1), o
- es mayor que el primer valor límite de permeabilidad predeterminado (DG1); y
- donde el procedimiento comprende, además: controlar (304) la unidad de limpieza (412) para llevar a cabo un proceso de limpieza de la cesta de filtro (101) en el caso en que el segundo cociente de permeabilidad (QD2) formado en el paso m) sea menor que el segundo valor límite de permeabilidad (DG2).
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde
- el proceso de limpieza es un proceso de limpieza mecánico en el caso en el que el primer cociente de permeabilidad formado en la etapa f) sea inferior a un primer valor límite de limpieza, que es inferior al primer valor límite de permeabilidad; y
- el proceso de limpieza es un proceso de limpieza químico en el caso en el que el primer cociente de permeabilidad formado en la etapa f) sea mayor que el primer valor límite de limpieza, pero sea menor que el primer valor límite de permeabilidad.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 y 3, donde la unidad de limpieza
- lleva a cabo un segundo proceso de limpieza mecánico en el caso en que el segundo cociente de permeabilidad formado en la etapa m) sea menor que un segundo valor límite de limpieza, que es menor que el segundo valor límite de permeabilidad y mayor que el primer valor límite de limpieza; y
- lleva a cabo un segundo proceso de limpieza químico en el caso en que el segundo cociente de permeabilidad sea mayor que el segundo valor límite de limpieza, pero sea menor que el segundo valor límite de permeabilidad.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el que el lado inferior (201) de la cesta de filtro (101) tiene un tamaño de superficie inferior total y el volumen de líquido predeterminado (V0) suministrado está determinado por el producto del tamaño de superficie inferior total y una altura de llenado en la cesta de filtro (101) de 0,25 cm a 2,5 cm, preferentemente de 0,25 cm a 1 cm, en particular 0,5 cm.
6. Procedimiento según la reivindicación 2, donde la unidad de dosificación de líquido (404) se controla en el paso i) mediante la unidad de control electrónica (410) de modo que el suministro del líquido con el volumen de líquido predeterminado (V0) se lleva a cabo a una tasa de suministro que no excede el cociente del volumen medido (Vm) en el paso e) entre el intervalo de tiempo de filtrado predeterminado según el paso d.)
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde durante la succión en la etapa a), d), h) y/o k) se monitoriza mediante una unidad de detección de succión si se succiona líquido o aire y donde, entre el paso a) y el paso b), la línea de enjuague (203), a través de la cual se añade el volumen predeterminado de líquido (V0), se llena completamente con líquido.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de succión se controla en la etapa a) durante la duración de un primer período de succión predeterminado y, preferiblemente, la succión de la unidad de succión se controla en la etapa d) durante la duración del primer período de succión predeterminado.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, en la etapa a), desde el momento en que ya no es un líquido puro lo que se succiona, sino una mezcla líquido-aire, la unidad de succión (402) se controla adicionalmente durante la duración de un primer período de succión predeterminado, y por que, en la etapa e), desde el momento en que ya no es un líquido puro lo que se succiona, sino una mezcla líquidoaire, la unidad de succión (402) se controla adicionalmente durante la duración del primer período de succión predeterminado.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unidad de dosificación de líquido (404) comprende un cilindro de medición (440) y el procedimiento comprende la etapa de:
- recibir el volumen predeterminado de líquido (V0) en el cilindro de medición (440), antes de que el volumen predeterminado de líquido se suministre a la cesta de filtro (101),
y comprende además la etapa de:
- recibir el volumen de líquido filtrado succionado en el cilindro de medición (440), antes de la medición del volumen (Vm, Vm1) del volumen de líquido filtrado succionado,
donde para recibir el volumen de líquido filtrado succionado, se aplica un vacío al cilindro de medición (440) para succionar el volumen de líquido filtrado y así recibirlo en el cilindro de medición (440).
11. Dispositivo de prueba de permeabilidad (400) para la limpieza automatizada de una cesta de filtro (101) en un biorreactor (100), donde la cesta de filtro (101) está, en el lado de salida, en comunicación de fluido con un depósito de líquido (103) y está limitada por paredes filtrantes (201, 202) en el lado inferior y lateralmente, comprendiendo el dispositivo de prueba de permeabilidad (400) una unidad de control electrónica (410) que está en conexión de señal con una unidad de succión (402), con una unidad de dosificación de líquido (404), con una unidad de medición (406) y preferiblemente con una unidad de limpieza (412), donde la unidad de succión (402) está en comunicación de fluido con la unidad de medición (406), y donde la unidad de control (410) está configurada para controlar la unidad de succión (402), la unidad de dosificación de líquido (404) y la unidad de medición (406) para determinar (301) una permeabilidad de la cesta de filtro (103), caracterizado por que
la unidad de control (410) está configurada para
a) controlar la unidad de succión (402) para succionar un líquido residual (208) del depósito de líquido (103) a través de una línea de descarga (207),
b) a continuación controlar la unidad de dosificación de líquido (404) para suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado (V0) a la cesta de filtro (101) a través de una línea de enjuague (203),
c) detener el suministro del líquido en un tiempo de inicio de filtrado,
d) controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado que comienza a partir del tiempo de inicio de filtrado, la unidad de succión (402) para vaciar el depósito de líquido (103) succionando un volumen de líquido filtrado (209) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
e) medir el volumen (Vm) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso d), del líquido filtrado (209), en una unidad de medición (406) y recibir (326) una primera señal de medición (SM1) que representa un primer resultado de medición desde la unidad de medición,
f) formar un primer cociente de permeabilidad a partir del volumen (Vm) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso d) y el volumen (V0) del volumen de líquido predeterminado suministrado en el paso b) en la unidad de control (410), y
g) comparar (330) el primer cociente de permeabilidad con un primer valor límite de permeabilidad predeterminado mediante la unidad de control (410); y
y
donde la unidad de control (410) está configurada para controlar (302) la unidad de limpieza (412) para limpiar la cesta de filtro (103) en el caso en que el primer cociente de permeabilidad formado en el paso f) sea inferior al primer valor límite de permeabilidad.
12. Dispositivo de prueba de permeabilidad según la reivindicación 11, donde la unidad de control (410) está configurada para, después del final del proceso de limpieza, controlar la unidad de succión (402), la unidad de dosificación de líquido (404) y la unidad de medición (406) para una segunda determinación de una permeabilidad (303) de la cesta de filtro (101), que comprende las etapas de:
h) controlar la unidad de succión (402) para succionar un líquido residual (208) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
i) controlar la unidad de dosificación de líquido (404) para suministrar un líquido con un volumen de líquido predeterminado (V0) a la cesta de filtro (103) a través de la línea de enjuague (203),
j) detener el suministro del líquido en un tiempo de inicio de filtrado,
k) controlar, después del transcurso de una duración de un intervalo de tiempo de filtrado predeterminado que comienza a partir del tiempo de inicio de filtrado, la unidad de succión (402) por medio de la unidad de control (410) para vaciar el depósito de líquido (103) succionando un volumen de líquido filtrado (209) del depósito de líquido (103) a través de la línea de descarga (207),
l) medir el volumen (Vm2) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso k), del líquido filtrado (209), en una unidad de medición (406) y recibir una segunda señal de medición (SM2) que representa un segundo resultado de medición desde la unidad de medición (406) a la unidad de control (410),
m) formar un segundo cociente de permeabilidad a partir del volumen (Vm2) del volumen de líquido filtrado succionado en el paso k) y el volumen (V0) del volumen de líquido predeterminado suministrado en el paso i) en la unidad de control (410),
n) comparar el segundo cociente de permeabilidad formado en el paso m) con un segundo valor límite de permeabilidad predeterminado por la unidad de control (410), donde preferiblemente el segundo valor límite de permeabilidad,
- se corresponde con el primer valor límite de permeabilidad predeterminado (DG1), o
- es mayor que el primer valor límite de permeabilidad predeterminado (DG1); y
- donde la unidad de control (410) está configurada para, después de la segunda determinación de una permeabilidad (302) de la cesta de filtro (101), controlar (304) la unidad de limpieza (412) para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza de la cesta de filtro (101) en el caso en el que el cociente de permeabilidad formado en la etapa m) sea menor que el segundo valor límite de permeabilidad predeterminado.
13. Dispositivo de prueba de permeabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, que comprende una conexión de agua dulce (428) para suministrar agua dulce al dispositivo de prueba de permeabilidad (400) y una conexión de aire comprimido (426) para a suministrar aire comprimido al dispositivo de prueba de permeabilidad (400), y donde
- la unidad de control (410) está configurada para controlar la unidad de limpieza (412) después de determinar la permeabilidad de la cesta de filtro (101) para llevar a cabo un proceso de limpieza mecánico en el caso en el que el primer cociente de permeabilidad formado en el paso f) sea inferior a un primer valor límite de limpieza que es inferior al primer valor límite de permeabilidad, y donde
<a>- la unidad de control (410) está configurada para controlar la unidad de limpieza (412) para llevar a cabo un proceso de limpieza químico en el caso en que el primer cociente de permeabilidad formado en el paso f) sea mayor que el primer valor límite de limpieza, pero inferior al primer valor límite de permeabilidad.
14. Dispositivo de prueba de permeabilidad según la reivindicación 13, donde
- la unidad de control (410) está configurada para controlar la unidad de limpieza (412) después de la segunda determinación de una permeabilidad de la cesta de filtro (101) para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza mecánico en el caso en el que el segundo cociente de permeabilidad formado en el paso m) sea menor que un segundo valor límite de limpieza que es menor que el segundo valor límite de permeabilidad y mayor que el primer valor límite de limpieza, y donde
- la unidad de control (410) está configurada para controlar la unidad de limpieza (412) para llevar a cabo un segundo proceso de limpieza químico en el caso en que el segundo cociente de permeabilidad formado en la etapa m) sea mayor que el segundo valor límite de limpieza, pero inferior al segundo valor límite de permeabilidad.
15. Dispositivo de prueba de permeabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, donde la unidad de dosificación de líquido (404) comprende un cilindro de medición (440) en el que se recibe el volumen predeterminado de líquido (V0),
donde el volumen de líquido filtrado succionado (Vm, Vm2) puede recibirse en el cilindro de medición (404), donde el cilindro de medición (404) está conectado a la unidad de succión (402) para aplicar en él un vacío, y donde el cilindro de medición (404) comprende un sensor de distancia sin contacto (460) para detectar un nivel de llenado en el cilindro de medición (404).
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